DE112014000185T5

DE112014000185T5 - Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE112014000185T5
Application number: DE112014000185.6T
Authority: DE
Inventors: c/o Kayaba Industry Co. Ltd. Kobayashi Masayuki
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2015-05-21
Also published as: US20150219108A1; KR20150036799A; CN104603371A; CN104603371B; JP2014177834A; KR101705473B1; WO2014141805A1; JP5906209B2

Abstract

Eine Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine beinhaltet eine Speichereinheit, in der eine Konstante in einem Programm zum Betätigen der Arbeitsmaschine gespeichert ist, eine Steuereinheit, die zum Steuern des Betriebs der Arbeitsmaschine durch Ausführen des Programms unter Verwendung der in der Speichereinheit gespeicherten Konstante konfiguriert ist, und eine Verbindungseinheit, an die eine externe Vorrichtung angeschlossen ist, mithilfe derer ein Aktualisierungswert zum Überschreiben der in der Speichereinheit gespeicherten Konstante eingegeben werden kann.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine, die mithilfe einer elektronischen Steuerung betätigt wird.
Stand der Technik
Konventionell werden Arbeitsmaschinen verwendet, die eine Antriebsvorrichtung wie einen Verbrennungsmotor oder Elektromotor aufweisen und durch Steuern der Antriebsvorrichtung mithilfe einer Steuerungsvorrichtung betätigt werden.
In JP2012-241339A ist eine Hybrid-Arbeitsmaschine offenbart, die eine Hydraulikpumpe, welche von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird, und einen Elektromotor aufweist, um den Antrieb der Hydraulikpumpe durch den Verbrennungsmotor zu unterstützen, und bei der ein hydraulischer Stellantrieb mithilfe von Hydrauliköl betätigt wird, das von der Hydraulikpumpe ausgestoßen wird. Diese Hybrid-Arbeitsmaschine beinhaltet eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Verbrennungsmotors und des Elektromotors basierend auf Signalen von verschiedenen Sensoren.
Zusammenfassung der Erfindung
Bei der Aktualisierung eines Programms, das zum Betrieb einer Arbeitsmaschine verwendet wird, aktualisiert eine Steuerungsvorrichtung der Arbeitsmaschine im Allgemeinen das gesamte Programm auf einmal. Auch wenn nur ein Teil des Programms aktualisiert werden soll, muss so das gesamte Programm auf einmal aktualisiert werden, was zeitintensiv und aufwendig ist.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das oben genannte Problem entwickelt und zielt darauf ab, die Aktualisierung eines Programms einer Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine zu erleichtern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine, welche den Betrieb einer Arbeitsmaschine steuert, eine Speichereinheit, in der eine Konstante in einem Programm zum Betätigen der Arbeitsmaschine gespeichert ist, eine Steuereinheit, die zum Steuern des Betriebs der Arbeitsmaschine durch Ausführen des Programms unter Verwendung der in der Speichereinheit gespeicherten Konstante konfiguriert ist, und eine Verbindungseinheit, an die eine externe Vorrichtung angeschlossen ist, mithilfe derer ein Aktualisierungswert zum Überschreiben der in der Speichereinheit gespeicherten Konstante eingegeben werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schaltplan eines Fluiddrucksteuerungssystems einer Hybrid-Baumaschine, bei welcher eine Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird,
2 ist ein Schaltplan eines Hilfs-/Regenerationsmechanismus, der an das Fluiddrucksteuerungssystem angeschlossen ist,
3 ist ein Blockdiagramm der Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
4 ist ein Flussdiagramm eines Konstanten-Aktualisierungsprozesses, der von der Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachfolgend wird eine Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine (nachfolgend einfach als „Steuerungsvorrichtung” bezeichnet) 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben.
Zunächst wird, bezogen auf 1 und 2 eine Hybrid-Baumaschine 1 als eine Arbeitsmaschine beschrieben, an welcher die Steuerungsvorrichtung 10 angewendet wird.
Die Hybrid-Baumaschine 1 beinhaltet ein Fluiddrucksteuerungssystem 100, dargestellt in 1, und einen Hilfs-/Regenerationsmechanismus 200, dargestellt ist 2.
Das Fluiddrucksteuerungssystem 100 ist eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs der Hybrid-Baumaschine 1. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Hybrid-Baumaschine 1 eine Hydraulik-Arbeitsmaschine wie ein Hydraulikbagger. Das Fluiddrucksteuerungssystem 100 steuert beispielsweise die Bewegungen zum Ausfahren und Einziehen eins Auslegerzylinders 3 als Stellantrieb zum Antreiben eines Auslegers 2 (Last) für ein Aushub-Anbaugerät eines Hydraulikbaggers.
Das Fluiddrucksteuerungssystem 100 beinhaltet den Auslegerzylinder 3, eine Hauptpumpe 101 zum Betätigen des Auslegerzylinders 3 durch Ausstoßen von Hydrauliköl als Hydraulikfluid, eine Pilotpumpe 102 und ein Hauptsteuerventil 110, einen Hauptkanal 103, einen ersten Kanal 121, einen zweiten Kanal 122 und die Steuerungsvorrichtung 10 zum Steuern des Betriebs der Hybrid-Baumaschine 1.
Innen ist der Auslegerzylinder 3 in eine stangenseitige Druckkammer 6 und eine bodenseitige Druckkammer 7 durch einen Kolben 4 unterteilt, der sich gleitend in dem Auslegerzylinder 3 bewegt. Der Kolben 4 ist mit einer Kolbenstange 5 verbunden. Der Ausleger 2 ist mit der Spitze der Kolbenstange 5 verbunden, die sich außerhalb des Auslegerzylinders 3 befindet.
Die Hauptpumpe 101 und die Pilotpumpe 102 sind hydraulische Verstellpumpen, die als Hydraulikdruckquellen zum Ausstoßen des Hydrauliköls dienen und die jeweils die Ausstoßmenge des Hydrauliköls durch Steuern eines Neigungswinkels der Taumelscheibe anpassen können. Die Hauptpumpe 101 und die Pilotpumpe 102 werden von einem Verbrennungsmotor 106 (siehe 3) angetrieben, der in der Hybrid-Baumaschine 1 montiert ist.
Das von der Hauptpumpe 101 ausgestoßene Hydrauliköl wird durch den Hauptkanal 103 zu dem Hauptsteuerventil 110 geleitet. Auf diese Weise sind die Hauptpumpe 101 und das Hauptsteuerventil 110 durch den Hauptkanal 103 miteinander verbunden. Neben dem von der Hauptpumpe 101 ausgestoßenen Hydrauliköl wird Hydrauliköl, das von einer Hilfspumpe 201 des Hilfs-/Regenerationsmechanismus 200 (siehe 2) ausgestoßen wird, durch einen Unterkanal 8 in den Hauptkanal 103 eingeleitet.
Das Hauptsteuerventil 110 und die stangenseitige Druckkammer 6 des Auslegerzylinders 3 sind durch den ersten Kanal 121 verbunden, und das Hauptsteuerventil 110 und die bodenseitige Druckkammer 7 des Auslegerzylinders 3 sind durch den zweiten Kanal 122 verbunden. Ein Rückführkanal 9, in den ein Teil des von der bodenseitigen Druckkammer 7 ausgestoßenen Hydrauliköls fließt, ist mit dem zweiten Kanal 122 verbunden. Das Hydrauliköl, das in den Rückführkanal 9 fließt, treibt einen Regenerationsmotor 202 des Hilfs-/Regenerationsmechanismus 200 an (siehe 2).
Das Hauptsteuerventil 110 ist ein Proportionalventil zum Schalten von Zufuhr und Ausstoß des Hydrauliköls zu und aus dem Auslegerzylinder 3. Das Hauptsteuerventil 110 wird von einem Pilotdruck betätigt, bei dem es sich um einen Hydraulikdruck des Hydrauliköls handelt, das von der Pilotpumpe 102 zu den Pilotkammern 111, 112 des Hauptsteuerventils 110 geleitet wird. Der zu den Pilotkammern 111, 112 geleitete Pilotdruck wird von der Steuerungsvorrichtung 10 gesteuert, welche ein elektromagnetisches Pilotventil 105 basierend auf einer Hebelbetätigung eines Fahrers der Hybrid-Baumaschine 1 steuert.
Wenn der Pilotdruck in die Pilotkammer 111 geleitet wird, wird ein Ventilmechanismus des Hauptsteuerventils 110 auf eine Position a geschaltet. Das bewirkt, dass das von der Hauptpumpe 101 ausgestoßene Hydrauliköl durch den ersten Kanal 121 in die stangenseitige Druckkammer 6 geleitet wird, und das Hydrauliköl in der bodenseitigen Druckkammer 7 durch den zweiten Kanal 122 in einen Tank T ausgestoßen wird. Dadurch bewegt sich die Kolbenstange 5 in dem Auslegerzylinder 3 zu einer unteren Seite in 1 und der Auslegerzylinder 3 zieht sich zusammen, um den Ausleger 2 abzusenken.
Wenn der Pilotdruck in die Pilotkammer 112 geleitet wird, wird der Ventilmechanismus des Hauptsteuerventils 110 auf eine Position b geschaltet. Das bewirkt, dass das von der Hauptpumpe 101 ausgestoßene Hydrauliköl durch den zweiten Kanal 122 in die bodenseitige Druckkammer 7 geleitet wird, und das Hydrauliköl in der stangenseitigen Druckkammer 6 durch den ersten Kanal 121 in den Tank T ausgestoßen wird. Dadurch bewegt sich die Kolbenstange 5 in dem Auslegerzylinder 3 zu einer oberen Seite in 1 und der Auslegerzylinder 3 fährt aus, um den Ausleger 2 anzuheben.
Es sei angemerkt, dass die Geschwindigkeiten zum Anheben und Absenken des Auslegers 2 entsprechend der Größe der Hebelbetätigung durch den Fahrer kontinuierlich angepasst werden können, da das Hauptsteuerventil 110 ein Proportionalventil ist.
Wenn dagegen kein Pilotdruck in die Pilotkammern 111, 112 geleitet wird, wird der Ventilmechanismus des Hauptsteuerventils 110 auf eine Position c geschaltet. Das bewirkt, dass Zufuhr und Ausstoß des Hydrauliköls zu und aus dem Auslegerzylinder 3 unterbrochen werden. Die Ausdehnung und Kontraktion des Auslegerzylinders 3 werden somit gestoppt und der Ausleger 2 wird auf einer vorgegebenen Position gehalten.
Wie gerade beschrieben, verfügt das Hauptsteuerventil 110 über drei Schaltpositionen, d. h. die Kontraktionsposition a, in der der Auslegerzylinder 3 zusammengezogen ist, die Ausdehnungsposition b, in der der Auslegerzylinder 3 ausgefahren ist, und die Unterbrechungsposition c, in der die Last des Auslegerzylinders 3 beibehalten wird.
Der Hilfs-/Regenerationsmechanismus 200 führt eine Regenerationssteuerung zum Rückgewinnen von hydraulischer Energie des von der bodenseitigen Druckkammer 7 ausgestoßenen Hydrauliköls als elektrische Energie während der Kontraktion des Auslegerzylinders 3 durch und eine Hilfssteuerung zum Anlegen einer Hilfskraft während des Ausdehnens des Auslegerzylinders 3.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet der Hilfs-/Regenerationsmechanismus 200 die Hilfspumpe 201 zum Unterstützen des Antriebs des Auslegerzylinders 3 durch die Hauptpumpe 101 durch Ausstoßen des Hydrauliköls, den Regenerationsmotor 202, der von dem Hydrauliköl angetrieben wird, das von dem Auslegerzylinder 3 ausgestoßen wird, einen Motorgenerator 203, der von dem Regenerationsmotor 202 antreibbar und dazu fähig ist, die Hilfspumpe 201 anzutreiben, eine Batterie 210, einen Wechselrichter 211, den Rückführkanal 9 und den Unterkanal 8.
Die Hilfspumpe 201 ist eine hydraulische Verstellpumpe, die dazu fähig ist, eine Ausstoßmenge durch Steuern eines Neigungswinkels einer Taumelscheibe zu steuern. Die Hilfspumpe 201 wird von dem Motorgenerator 203 angetrieben und leitet das Hydrauliköl durch den Unterkanal 8 in den Hauptkanal 103. Der Neigungswinkel der Taumelscheibe der Hilfspumpe 201 wird durch eine Neigungswinkelsteuerung 201a gesteuert. Die Neigungswinkelsteuerung 201a wird von der Steuerungsvorrichtung 10 gesteuert. Durch die Steuerung des Neigungswinkels der Taumelscheibe der Hilfspumpe 201 verändert sich die Ausstoßkapazität der Hilfspumpe 201 und ein Maximalwert einer Durchflussrate des Hydrauliköls, das von der Hilfspumpe 201 ausgestoßen werden kann, wird geändert.
In dem Unterkanal 8 ist ein Unter-Steuerventil 220 zum Steuern der Zufuhr des Hydrauliköls in den Hauptkanal 103 angeordnet. Ein Ventilmechanismus des Unter-Steuerventils 220 wird gemäß einem Pilotdruck, der von der Pilotpumpe 102 an eine Pilotkammer 220a geleitet wird, auf eine Verbindungsposition d geschaltet, in der das Hydrauliköl in den Hauptkanal 103 geleitet wird, und auf eine Unterbrechungsposition e, in der die Zufuhr des Hydrauliköls in den Hauptkanal 103 gestoppt wird. Der zu der Pilotkammer 220a geleitete Pilotdruck wird von der Steuerungsvorrichtung 10 gesteuert, welche ein elektromagnetisches Pilotventil 221 basierend auf der Hebelbetätigung des Fahrers der Hybrid-Baumaschine 1 steuert.
Der Regenerationsmotor 202 ist ein hydraulischer Verstellmotor, der dazu fähig ist, ein Ausgangsdrehmoment durch Steuern eines Neigungswinkels einer Taumelscheibe zu steuern. Der Regenerationsmotor 202 wird von dem Hydrauliköl angetrieben, das von der bodenseitigen Druckkammer 7 des Auslegerzylinders 3 ausgestoßen wird und durch den Rückführkanal 9 fließt. Der Neigungswinkel der Taumelscheibe des Regenerationsmotors 202 wird durch eine Neigungswinkelsteuerung 202a gesteuert. Die Neigungswinkelsteuerung 202a wird von der Steuerungsvorrichtung 10 gesteuert. Durch die Steuerung des Neigungswinkels der Taumelscheibe des Regenerationsmotors 202 verändert sich eine Ausstoßkapazität des Regenerationsmotors 202, und ein Maximalwert des Drehmoments, das von dem Regenerationsmotor 202 erzeugt werden kann, wird geändert.
In dem Rückführkanal 9 ist ein Rückführ-Steuerventil 230 zum Steuern der Zufuhr des Hydrauliköls zu dem Regenerationsmotor 202 angeordnet. Ein Ventilmechanismus des Rückführ-Steuerventils 230 wird gemäß einem Pilotdruck, der von der Pilotpumpe 102 an eine Pilotkammer 230a geleitet wird, auf eine Verbindungsposition f geschaltet, in der das Hydrauliköl zu dem Regenerationsmotor 202 geleitet wird, und auf eine Unterbrechungsposition g, in der die Zufuhr des Hydrauliköls zu dem Regenerationsmotor 202 gestoppt wird. Der zu der Pilotkammer 230a geleitete Pilotdruck wird von der Steuerungsvorrichtung 10 gesteuert, welche ein elektromagnetisches Pilotventil 231 basierend auf der Hebelbetätigung des Fahrers der Hybrid-Baumaschine 1 steuert.
Der Motorgenerator 203 ist eine elektrische Rotationsmaschine, die als Elektromotor zum Antrieben der Hilfspumpe 201 basierend auf einem Strom der Batterie 210 fungiert und die als Generator zum Erzeugen von Strom wirkt, indem sie von dem Regenerationsmotor 202 angetrieben wird.
Die Drehwellen des Motorgenerators 203, des Regenerationsmotors 202 und der Hilfspumpe 201 sind jeweils koaxial angeordnet. Wenn sich die Drehwelle des Motorgenerators 203 dreht, drehen sich auch die Drehwellen des Regenerationsmotors 202 und der Hilfspumpe 201 auf aneinander gekoppelte Weise. Wenn sich die Drehwelle des Regenerationsmotors 202 dreht, drehen sich entsprechend auch die Drehwellen des Motorgenerators 203 und der Hilfspumpe 201 auf aneinander gekoppelte Weise.
Der Motorgenerator 203 ist über den Wechselrichter 211 mit der Batterie 210 als Stromspeichervorrichtung verbunden. Die Batterie 210 besteht aus einer Vielzahl von sekundären Batteriezellen, die entladen und wieder aufgeladen werden können, wie Lithium-Ionen-Batterien, und die in Reihe geschaltet sind. Ein Relaisschalter 213 zum Steuern des elektrischen Verbindungszustands ist an einem Leitungsdraht 212 angeordnet, der die Batterie 210 mit dem Wechselrichter 211 verbindet. Die EIN/AUS-Schaltung des Relaisschalters 213 erfolgt durch die Steuerungsvorrichtung 10.
Der Wechselrichter 211 wird von der Steuerungsvorrichtung 10 gesteuert und wandelt Gleichstrom in Wechselstrom oder Wechselstrom in Gleichstrom um. Wenn der Motorgenerator 203 als Elektromotor wirkt, wird ein Gleichstrom von der Batterie 210 in einen Dreiphasenwechselstrom mit einer beliebigen Frequenz umgewandelt, der zu dem Motorgenerator 203 geleitet wird. Wenn der Motorgenerator 203 dagegen als Generator fungiert, wird ein Dreiphasenwechselstrom von dem Motorgenerator 203 in Gleichstrom umgewandelt, der zu der Batterie 210 geleitet wird.
Nachfolgend wird die Steuerungsvorrichtung 10 unter Bezug auf 3 beschrieben.
Die Steuerungsvorrichtung 10 beinhaltet eine Speichereinheit 20, in der Konstanten in einem Programm zum Betätigen der Hybrid-Baumaschine 1 gespeichert sind, eine Steuereinheit 30, die den Betrieb der Hybrid-Baumaschine 1 durch Ausführen des Programms steuert, das die in der Speichereinheit 20 gespeicherten Konstanten verwendet, eine Verbindungseinheit 40, an die ein Computer 90 als eine externe Vorrichtung angeschlossen ist, mithilfe derer ein Aktualisierungswert zum Überschreiben der in der Speichereinheit 20 gespeicherten Konstanten eingegeben werde kann, eine Eingabeeinheit 50, in die verschiedene Signale entsprechend einem Betriebszustand der Hybrid-Baumaschine 1 eingegeben werden, und eine Ausgabeeinheit 60, die Signale zum Steuern des Motors 106, des Motorgenerators 203, verschiedener Ventile und dergleichen ausgibt.
Des Weiteren beinhaltet die Steuerungsvorrichtung 10 ein Gehäuse 11, in dem die Speichereinheit 20, die Steuereinheit 30, die Eingabeeinheit 50 und die Ausgabeeinheit 60 angeordnet sind, und einen inneren Verbinder 12, der in dem Gehäuse 11 angeordnet ist, um das in der Steuereinheit 30 gespeicherte Programm zu aktualisieren.
Das Gehäuse 11 ist in der Hybrid-Baumaschine 1 angeordnet. Das Gehäuse 11 ist staub- und wasserdicht versiegelt.
Der innere Verbinder 12 ist dafür vorgesehen, vorab das gesamte in der Steuereinheit 30 gespeicherte Programm auf einmal zu aktualisieren. Ein Computer ist extern über ein Werkzeug mit dem inneren Verbinder 12 verbunden. Das gesamte Programm der Steuereinheit 30 wird aktualisiert, indem ein Fahrer das Gehäuse 11 öffnet, den Computer über das Werkzeug mit den inneren Verbinder 12 verbindet und den Computer betätigt.
Mit der Eingabeeinheit 50 sind ein Drucksensor 201b zum Ermitteln eines Ausstoßdrucks der Hilfspumpe 201, das Hauptsteuerventil 110 und verschiedene andere Sensoren und dergleichen (nicht dargestellt) verbunden. Die Eingabeeinheit 50 beinhaltet einen Tiefpassfilter 51 zum allmählichen Reduzieren von Frequenzkomponenten, die höher als eine Grenzfrequenz sind, aus den zum Steuern der Hybrid-Baumaschine 1 verwendeten Signalen, und einen Stromdetektor 52, zum Ermitteln eines Stromwerts eines Rückkopplungsstroms von dem Hauptsteuerventil 110. Zwar sind der Tiefpassfilter 51 zum Verarbeiten einer Signaleingabe von dem Drucksensor 201b und der Stromdetektor 52 zum Ermitteln des Rückkopplungsstroms von dem Hauptsteuerventil 110 als Beispiele in 3 dargestellt, doch sind die in die Eingabeeinheit 50 eingegebenen Signale nicht darauf beschränkt.
Die Ausgabeeinheit 60 gibt einen Befehl von der Steuereinheit 30 an den Motorgenerator 203, den Motor 106, verschiedene andere Ventile und dergleichen (nicht dargestellt) aus.
Die Speichereinheit 20 ist ein E²PROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, in dem Zustandsinformationen der Hybrid-Baumaschine 1 und dergleichen gespeichert werden können. Der E²PROM ist ein nicht flüchtiger Speicher, bei dem Informationen nur eine limitierte Anzahl von Malen überschrieben werden können (begrenzte Anzahl an Informationsaktualisierungen).
Eine Vielzahl von Konstanten als Parameter zum Bestimmen von Betriebseigenschaften der Hybrid-Baumaschine 1, die von dem Programm gesteuert werden, sind in der Speichereinheit 20 gespeichert. Insbesondere sind in der Speichereinheit 20 Parameter mit einer hohen Änderungsfrequenz gespeichert.
Speziell sind ein Schwellenwert des Drucks des Hydraulikfluids zum Bestimmen des Unterstützungsbeginns durch den Motorgenerator 203, ein Schwellenwert des Drucks des Hydraulikfluids zum Bestimmen des Regenerationsbeginns durch den Regenerationsmotor 202, ein Schwellenwert des Drucks des Hydraulikfluids zum Bestimmen des Betriebsbeginns des Auslegerzylinders 3, die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 51, eine Karte zum Festlegen einer Drehzahlkennlinie des Motorgenerators 203, wenn der Auslegerzylinder 3 in Betrieb ist, und eine Drehzahl des Motors 106 während eines Betriebs, in dem die Hybrid-Baumaschine 1 in Betrieb ist oder während des Standby-Ladens, in dem die Hybrid-Baumaschine 1 den Regenerationsmotor 202 antreibt, als die Konstanten mit einer hohen Änderungsfrequenz in der Speichereinheit 20 gespeichert. Ohne Beschränkung darauf können verschiedene andere Schwellenwerte, Karten oder dergleichen als die Konstanten mit hoher Änderungsfrequenz in der Speichereinheit 20 gespeichert werden.
Die Steuereinheit 30 steuert die Hybrid-Baumaschine 1. Die Steuereinheit 30 ist ein Mikrocomputer mit einer CPU (Central Processing Unit, Zentraleinheit), einem ROM (Read Only Memory, Nur-Lese-Speicher) und einem RAM (Random Access Memory, Arbeitsspeicher). Der RAM speichert Daten während der Verarbeitung der CPU. Der ROM speichert ein Steuerprogramm und dergleichen im Voraus. Durch Betätigen der CPU, des RAM und dergleichen gemäß dem in dem ROM gespeicherten Programm, wird die Steuerung der Hybrid-Baumaschine 1 realisiert.
Die Steuereinheit 30 ist elektrisch mit der Speichereinheit 20, der Eingabeeinheit 50 und der Ausgabeeinheit 60 verbunden. Die Steuereinheit 60 liest die in der Speichereinheit 20 gespeicherten Konstanten, wenn die Hybrid-Baumaschine 1 angelassen wird. Die Steuereinheit 30 führt das Programm zum Steuern des Betriebs der Hybrid-Baumaschine 1 unter Verwendung der beim Anlassen gelesenen Konstanten aus.
Ein Aktualisierungswert kann von der Verbindungseinheit 40 zu jeder Zeit während des Betriebs der Hybrid-Baumaschine 1 an die Speichereinheit 20 eingegeben werden. Beim Durchführen eines Aktualisierungsvorgangs der Konstante der Speichereinheit 20 während des Betriebs der Hybrid-Baumaschine 1 wird der Aktualisierungswert nicht sofort auf die Steuereinheit 30 angewendet. Der Aktualisierungswert wird auf den ROM der Steuereinheit 30 angewendet, wenn die Hybrid-Baumaschine 1 neu angelassen wird. So kann verhindert werden, dass der Aktualisierungswert während des Betriebs der Hybrid-Baumaschine 1 angewendet wird und der Betrieb instabil wird.
Die Verbindungseinheit 40 ist nach außen an die Außenseite des Gehäuses 11 gezogen. Die Verbindungseinheit 40 verbindet elektrisch die Steuereinheit 30 mit dem Computer 90. Der Computer 90 ist ohne ein Werkzeug oder dergleichen direkt seriell mit der Verbindungseinheit 40 verbunden. Anstatt dessen kann der Computer 90 über ein CAN (Controller Area Network), FlexRay (eingetragenes Warenzeichen) oder dergleichen mit der Steuerungsvorrichtung 10 verbunden werden. Ein Signal zum Spezifizieren der Konstante, die aus der Vielzahl der in der Speichereinheit 20 gespeicherten Konstanten aktualisiert werden soll, und ein Signal, das dem Aktualisierungswert dieser Konstante entspricht, kann durch den Computer 90 von der Verbindungseinheit 40 eingegeben werden.
Nachfolgend wird ein Konstanten-Aktualisierungsprozess von der Steuerungsvorrichtung 10 der Hybrid-Baumaschine 1 unter Bezug auf 4 beschrieben. Der Konstanten-Aktualisierungsprozess wird in einem Zyklus aus einigen Millisekunden während des Betriebs der Hybrid-Baumaschine 1 durchgeführt.
In Schritt 11 liest die Steuereinheit 30 die Werte der Konstanten aus der Speichereinheit 20. Es sei angemerkt, dass, auch wenn die Steuereinheit 30 die Werte der Konstanten in jedem Ausführungszyklus des Konstanten-Aktualisierungsprozesses in 4 ausliest, keine Beschränkung darauf besteht, und die Steuereinheit 30 die Werte der Konstanten auch nur das erste Mal auslesen kann, wenn die Hybrid-Baumaschine 1 gestartet wird.
In Schritt 12 vergleicht die Steuereinheit 30 die Konstanteneingabe von dem Computer 90 über die Verbindungseinheit 40 mit den Werten, die in Schritt 11 aus der Speichereinheit 20 gelesen wurden. Wenn in Schritt 12 die Aktualisierung der Konstante bestimmt wird, fährt der Prozess mit Schritt 13 fort. Wenn in Schritt 12 dagegen keine Aktualisierung der Konstante bestimmt wird, kehrt der Prozess zu Schritt 11 zurück.
In Schritt 13 ändert die Steuereinheit 30 die Konstante auf den Aktualisierungswert. In Schritt 14 schreibt die Steuereinheit 30 den Aktualisierungswert als eine neue Konstante in die Speichereinheit 20, und anschließend kehrt der Prozess zu Schritt 11 zurück. So kann die in der Speichereinheit 20 gespeicherte Konstante während des Betriebes der Hybrid-Baumaschine 1 aktualisiert werden.
Wie oben beschrieben, kann bei der Steuerungsvorrichtung 10 der Aktualisierungswert zum Überschreiben der in der Speichereinheit 20 gespeicherten Konstante unter Verwendung des mit der Verbindungseinheit 40 verbundenen Computers 90 eingegeben werden. So kann durch Aktualisieren von lediglich der in dem Programm verwendeten Konstante nur ein Teil des Programms aktualisiert werden. Es ist also nicht erforderlich, das gesamte Programm auf einmal zu aktualisieren, so dass das Programm der Steuerungsvorrichtung 10 mühelos aktualisiert werden kann.
Des Weiteren kann in der Steuerungsvorrichtung 10 die in der Speichereinheit 20 gespeicherte Konstante nicht nur dadurch aktualisiert werden, dass ein Computer über ein Werkzeug mit dem internen Verbinder 12 verbunden wird, sondern auch durch das direkte serielle Anschließen des Computers 90 an die Verbindungseinheit 40, die außerhalb des Gehäuses 11 vorgesehen ist. So muss das staub- und wasserdicht versiegelte Gehäuse 11 nicht zum Aktualisieren des Programms geöffnet werden. Damit kann das Programm der Steuerungsvorrichtung 10 einfach aktualisiert werden.
Es sei angemerkt, dass zu diesem Zeitpunkt der Aktualisierungswert noch nicht auf das im ROM der Steuereinheit 30 gespeicherte Programm angewendet wird. Wie oben beschrieben, wird der Aktualisierungswert auf den ROM der Steuereinheit 30 erst angewendet, wenn die Hybrid-Baumaschine 1 neu gestartet wird.
Nachfolgend werden Funktionen und Wirkungen beschrieben, die von dem Typ der Konstante abhängen, die unter Verwendung des mit der Verbindungseinheit 40 verbunden Computers 90 aktualisiert wird.
Die Steuereinheit 30 kann zumindest einen aus dem Schwellenwert des Drucks des Hydraulikfluids zum Bestimmen des Unterstützungsbeginns durch den Motorgenerator 203, dem Schwellenwert des Drucks des Hydraulikfluids zum Bestimmen des Regenerationsbeginns durch den Regenerationsmotor 202 und dem Schwellenwert des Drucks des Hydraulikfluids zum Bestimmen des Betriebsbeginns des Auslegerzylinders 3 aktualisieren.
So können die Zeitpunkte zum Start der Unterstützung durch den Motorgenerator 203, zum Start der Regeneration durch den Regenerationsmotor 202 und zum Start des Betriebs des Auslegerzylinders 3 angepasst werden. Diese Anpassungen können vorgenommen werden, um die Betriebsfähigkeit und das Ansprechverhalten der Hybrid-Baumaschine 1 zu verbessern.
Die Steuereinheit 30 kann den Grenzwert des Tiefpassfilters 51 zum allmählichen Reduzieren der Komponenten mit einer höheren Frequenz als die Grenzfrequenz aus den Signalen aktualisieren, die zum Steuern der Hybrid-Baumaschine 1 verwendet werden.
Im Falle der Anwendung des Tiefpassfilters 51 für die Verarbeitung eines Signals von dem Drucksensor 201b zum Ermitteln des Ausstoßdrucks der Hilfspumpe 201 kann eine Anpassung erfolgen, um eine Änderung des Ausstoßdrucks aufgrund von Pulsation zu unterdrücken. Bei der Anwendung des Tiefpassfilters für die Verarbeitung eines Rückkopplungsstroms von dem Hauptsteuerventil 110 wenn der Auslegerzylinder 3 zusammengezogen ist, kann eine Anpassung erfolgen, um eine Änderung aufgrund von Rauschen oder Ähnlichem durch Senken der Grenzfrequenz erfolgen. Im Falle der Anwendung des Tiefpassfilters für die Verarbeitung eines Signals, das die Drehzahl des Motorgenerators 203 befiehlt und eines Signals, das das Ausgangsdrehmoment des Motorgenerators 203 befiehlt, kann eine Anpassung erfolgen, um einen Schock aufgrund einer plötzlichen Änderung durch Senken der Grenzfrequenz zu unterdrücken.
Die Steuereinheit 30 kann die Karte zum Festlegen der Drehzahlkennlinie des Motorgenerators 203 aktualisieren, wenn der Auslegerzylinder 3 in Betrieb ist.
So kann die Kennlinie des Motorgenerators 203 beim Zusammenziehen des Auslegerzylinders 3 geändert werden, und die Funktionsfähigkeit und eine Regenerationsgröße können verbessert werden.
Die Steuereinheit 30 kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors 106 während eines Betriebes ändern, in dem die Hybrid-Baumaschine 1 arbeitet, oder während des Standby-Ladens, in dem die Hybrid-Baumaschine 1 den Regenerationsmotor 202 antreibt.
Indem die Drehzahl des Verbrennungsmotors 106 während des Betriebs aktualisierbar wird, können Anpassungen vorgenommen werden, um den Kraftstoffverbrauch durch Senken der Drehzahl des Motors 106 zu reduzieren und eine Leistung während des Betriebs durch Erhöhen der Drehzahl des Motors 106 zu verbessern. Außerdem können dadurch, dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors 106 während des Standby-Ladens aktualisierbar wird, Anpassungen vorgenommen werden, um Lärm durch Senken der Drehzahl des Motors 106 zu reduzieren und eine Ladegröße durch Erhöhen der Drehzahl des Motors 106 zu verbessem.
Wie oben beschrieben, kann bei der Steuerungsvorrichtung 10 nicht nur das gesamte in dem ROM der Steuereinheit 30 gespeicherte Programm auf einmal aktualisiert werden, sondern auch die in dem Speicher 20 gespeicherte Konstante mit dem Aktualisierungswert überschrieben werden. Selbst wenn der Fahrer keine großen Kenntnisse über das Programm besitzt, können so die Betriebseigenschaften der Hybrid-Baumaschine 1 leicht geändert werden.
Gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden folgende Effekte erzielt.
Bei der Steuerungsvorrichtung 10 kann der Aktualisierungswert zum Überschreiben der in der Speichereinheit 20 gespeicherten Konstante unter Verwendung des mit der Verbindungseinheit 40 verbundenen Computers 90 eingegeben werden. So kann durch Aktualisieren von lediglich der in dem Programm verwendeten Konstante nur ein Teil des Programms aktualisiert werden. Es ist also nicht erforderlich, das gesamte Programm auf einmal zu aktualisieren, so dass das Programm der Steuerungsvorrichtung 10 mühelos aktualisiert werden kann.
Des Weiteren kann in der Steuerungsvorrichtung 10 die in der Speichereinheit 20 gespeicherte Konstante nicht nur dadurch aktualisiert werden, dass ein Computer über ein Werkzeug mit dem internen Verbinder 12 verbunden wird, sondern auch durch das direkte serielle Anschließen des Computers 90 an die Verbindungseinheit 40, die außerhalb des Gehäuses 11 vorgesehen ist. So muss das staub- und wasserdicht versiegelte Gehäuse 11 nicht geöffnet werden. Damit kann das Programm der Steuerungsvorrichtung 10 einfach aktualisiert werden.
Außerdem kann nicht nur das gesamte in dem ROM der Steuereinheit 30 gespeicherte Programm auf einmal aktualisiert werden, sondern auch die in dem Speicher 20 gespeicherte Konstante mit dem Aktualisierungswert überschrieben werden. Selbst wenn der Fahrer keine großen Kenntnisse über das Programm besitzt, kann so die Einstellung der Hybrid-Baumaschine 1 leicht geändert werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele dieser Erfindung sind lediglich Beispiele für die Anwendungsmöglichkeiten dieser Erfindung, und der technische Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung ist nicht auf den jeweiligen spezifischen Aufbau der obigen Ausführungsbeispiele beschränkt.
So wird zwar in dem obigen Ausführungsbeispiel die Steuerungsvorrichtung 10 in einer Hybrid-Baumaschine 1 angewendet, doch besteht keine Beschränkung darauf, und die Steuerungsvorrichtung 10 kann auch in anderen Arbeitsmaschinen wie einem elektronisch gesteuerten Misch-Fahrzeug eingesetzt werden.
Diese Anmeldung beansprucht Priorität beruhend auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-053327 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 15. März 2013, deren Inhalte in diese Spezifikation vollumfänglich aufgenommen sind.

Claims

Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine zum Steuern des Betriebs einer Arbeitsmaschine, umfassend: eine Speichereinheit, in der eine Konstante gespeichert ist, die in einem Programm zum Betreiben der Arbeitsmaschine verwendet wird; eine Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, den Betrieb der Arbeitsmaschine durch Ausführen des Programms unter Verwendung der in der Speichereinheit gespeicherten Konstante zu steuern; und eine Verbindungseinheit, an die eine externe Vorrichtung angeschlossen ist, mithilfe derer ein Aktualisierungswert zum Überschreiben der in der Speichereinheit gespeicherten Konstante eingegeben werden kann.
Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, wobei: eine Vielzahl von Konstanten in der Speichereinheit gespeichert sind; und ein Signal zum Spezifizieren der zu aktualisierenden Konstante aus der Vielzahl von Konstanten und ein Aktualisierungswert dieser spezifizierten Konstante von der Verbindungseinheit mithilfe der externen Vorrichtung eingegeben werden können.
Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, wobei: die externe Vorrichtung ein Computer ist, der direkt mit der Verbindungseinheit verbunden ist.
Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, wobei: der von der Verbindungseinheit eingegebene Aktualisierungswert in die Steuereinheit eingelesen wird, um angewendet zu werden, wenn die Arbeitsmaschine gestartet wird.
Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: ein Gehäuse, in dem die Speichereinheit und die Steuereinheit angeordnet sind; und einen internen Verbinder, der in dem Gehäuse angeordnet ist, um das in der Steuereinheit gespeicherte Programm zu aktualisieren; wobei die Verbindungseinheit nach außen an die Außenseite des Gehäuses gezogen ist.
Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, wobei: die Arbeitsmaschine eine Hybrid-Baumaschine mit einer Hauptpumpe ist, die dazu konfiguriert ist, einen Stellantrieb durch Ausstoßen von Hydraulikfluid anzutreiben, eine Hilfspumpe, die dazu konfiguriert, den Antrieb des Stellantriebs durch Ausstoßen des Hydraulikfluids zu unterstützen, einen Regenerationsmotor, der von dem Hydraulikfluid angetrieben wird, das von dem Stellantrieb ausgestoßen wird, und eine elektrische Rotationsmaschine, die von dem Regenerationsmotor antreibbar und dazu fähig ist, die Hilfspumpe anzutreiben; und die in der Speichereinheit gespeicherte Konstante ein Parameter zum Bestimmen einer Betriebseigenschaft der von dem Programm gesteuerten Hybrid-Baumaschine ist.
Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine nach Anspruch 6, wobei: der Parameter mindestens einer aus einem Schwellenwert eines Drucks des Hydraulikfluids zum Bestimmen des Unterstützungsbeginns durch die elektrische Rotationsmaschine, einem Schwellenwert des Drucks des Hydraulikfluids zum Bestimmen des Regenerationsbeginns durch den Regenerationsmotor, und einem Schwellenwert des Drucks des Hydraulikfluids zum Bestimmen des Betriebsbeginns des Stellantriebs ist.
Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine nach Anspruch 6, des Weiteren umfassend einen Tiefpassfilter, der allmählich eine Komponente mit einer höheren Frequenz als eine Grenzfrequenz aus einem Signal reduziert, das zum Steuern der Hybrid-Baumaschine verwendet wird; wobei der Parameter die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters ist.
Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine nach Anspruch 6, wobei: der Parameter eine Karte zum Festlegen einer Drehzahlkennlinie der elektrischen Rotationsmaschine ist, wenn der Stellantrieb in Betrieb ist.
Steuerungsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine nach Anspruch 6, wobei: die Arbeitsmaschine des Weiteren einen Verbrennungsmotor aufweist, der zum Antreiben der Hauptpumpe konfiguriert ist; und der Parameter eine Drehzahl des Verbrennungsmotors während eines Betriebes ist, in dem die Hybrid-Baumaschine arbeitet, oder während des Standby-Ladens, in dem die Hybrid-Baumaschine den Regenerationsmotor antreibt.